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设计案例 | 萧山南片水厂改扩建工程设计方案

北极星水处理网  来源:净水技术  作者:危有达  2019/10/14 8:50:14  我要投稿  
所属频道: 水处理  关键词:水处理系统 排泥水系统 浙江

北极星水处理网讯:01 工程概述

萧山南片水厂规划规模为30万m³/d,其中一期工程为10万m³/d,建成于2002年,包括常规处理和排泥水处理系统,预留深度处理用地。水厂取水自钱塘江,设1×DN1200钢管向水厂输水,长度为8.15 km。原水由水厂西侧进水,常规处理工艺构筑物布置于水厂南侧,包括进水管廊、折板絮凝平流沉淀池、均粒滤料滤池、清水池及二级泵房,自西向东排列。水厂加药采用聚合氯化铝(PAC),消毒采用液氯。DN1200原水管在进水管廊中分为2×DN800向絮凝沉淀池配水,管廊中设有2只DN800管式静态混合器进行混合。设2座絮凝沉淀池,絮凝时间为20 min,GT=52 000,平流沉淀池有效水深为3.85 m,水平流速为15 mm/s,设计停留时间为120 min。设1座均质滤料滤池,滤池双排布置分为6格,单池面积为98 m2,深为3.95 m,滤料为石英砂均质滤料。设1座清水池,有效水深为4.0 m,有效容积为14 000 m³/d,调节容量为14.0%。排泥水处理系统布置于水厂西北角,包括调节池、浓缩池及脱水机房。设调节池1座,有效调节容积约为500 m3,池内设潜污泵及水下搅拌器各2台。设浓缩池1座,分为2格,单格直径D=9.0 m,现仅安装1格设备,设中心刮泥机1台。脱水机房现设离心脱水机2台,单台设计固体负荷为500~600 kg/h。

02 存在的问题

(1)供水量有缺口:近年来,随着萧山南片区域社会经济高速发展,水厂现有供水能力无法满足该区域用水需求,部分区域高峰供水时,存在压力不足的现象;为保证该地区社会经济持续有序发展,南片水厂供水规模急需扩大。

(2)水质达新标:《浙江省城市供水现代化水厂评价标准(2013版)》提出的出厂水优质标准中CODMn≤2.0 mg/L,现有一期工程出水受常规处理的限制,CODMn全年在1.8~3.0 mg/L浮动,与新标尚存在一定差距,且原水有氨氮季节性超标的特点,增设深度处理系统可进一步改善水质,提高出水水质生物稳定性。

(3)排泥水系统需改造:经核算现有排泥水调节池、浓缩池容积偏小,无法满足水厂扩建后需求;浓缩平衡池存在出泥管堵塞的问题,对水厂环境有较大影响,故本期拟同步改造排泥水处理系统。

(4)高铁建设影响:水厂位于萧山戴村镇闻戴公路以西,原占地125 380 ㎡,新建杭州至黄山高速铁路将沿东西方向斜穿水厂规划二期、三期预留用地,现实际可利用的厂区面积减少至74 426.6 m2,对水厂原有建设方案产生极大影响。

高铁规划线路与水厂现状及规划建设用地关系如图1所示。

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03 改扩建工程方案

3.1 供水系统工程方案

依据需水量预测及供需平衡分析,结合场地预留条件及规划高铁穿越的事实,南片水厂水量扩容有如下三个方案。(1)方案一:在现有厂区内扩建常规处理规模至25万m3/d,同时新建25万m3/d深度处理系统及排泥水处理系统。(2)方案二:保留现有水厂一期工程,厂区内新建10万m3/d深度处理系统;另选址新建水厂,通过管网建模,建议厂址位于义桥镇北侧峡山头村,占地约为66 667 m2,新建规模15万m3/d,包括常规处理、深度处理及排泥水处理系统。(3)方案三:关停现有一期工程,靠近主供水区域处(城区)新建25万m3/d水厂,通过管网建模,建议选址位于义桥镇东南侧丁家庄村,水厂占地106 667 m2,新建水厂包括常规处理、深度处理及排泥水处理系统。以上三个扩建方案对比如表1所示。

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依据上述分析可以看到,方案一虽然有规划杭黄高铁穿越水厂,扩建工程施工较为复杂,南片水厂扩建后供水能耗相对较大,且扩建时对现有水厂存在一定影响等问题。但该方案可与现有水厂共用部分生产构筑物,大大节省工程投资,且该方案原地扩建无需另行征地。因此,建议南片水厂原地扩建至25万m3/d。

3.2 净水工艺方案

3.2.1 常规处理系统

一期常规处理工艺(折板絮凝平流沉淀-均质滤料滤池)运行较好、管理方便,扩建工程常规处理构筑物同一期,仅对混合、消毒方式作方案论证。

混合是絮凝沉淀的前提,使所有胶体颗粒快速完成脱稳与凝聚,混合效果的好坏直接关系到后续絮凝沉淀效果。目前国内多采用管式静态混合器或机械搅拌设备。管式静态混合器按特定的水量设计,一旦运行水量发生变化,会直接影响混合效果。机械搅拌混合效率高,水头损失小,且不因水量变化而影响效果,运行效果稳定。依据区域供水平衡分析,水厂存在超产运行可能,水量有一定波动,故扩建工程推荐采用机械混合。同时,为保证水厂一、二期絮凝沉淀池进水水位一致,拟将一期管式静态混合器改造为机械混合。一期进水管廊增设2座加药混合井,井内设机械搅拌器1台,功率N=7.5 kW;本期新建2座絮凝反应池内各设机械搅拌器1台,功率N=7.5 kW。

目前国内常用消毒剂主要包括液氯、二氧化氯及次氯酸钠等。液氯消毒在使用及运输过程中一旦发生泄漏,将对水厂周边的居民、环境造成较为严重的影响。二氧化氯制备费用较高,且加氯间火灾危险等级为甲类,有防爆要求,需与厂区其它建筑物有较大消防间距,不适用于场地紧张的改扩建项目。经咨询,萧山当地有大型稳定的次氯酸钠溶液货源,故扩建工程拟将水厂现有液氯系统改造为投加次氯酸钠系统。采用外购次氯酸钠原液(含有效氯10%),在储液罐内稀释至5%后储存,设储液罐8只,单只容积为20 m³,前加氯、后加氯及补加氯原液最大加注量分别为20、20 mg/L及10 mg/L。

3.2.2 深度处理系统

深度处理系统由预氧化及后续深度处理工艺组成。常用的预氧化技术有预臭氧氧化、预氯化、二氧化氯预氧化及高锰酸盐预氧化等。预臭氧具有占地少、工艺效果稳定等优点,在除异味、除藻、除氨氮、降低铁锰含量及降低色度等方面有明显作用,对水中有机物的生成势有明显消减作用,虽无法直接矿化有机物,但可以将部分大分子有机物降解为生物可利用的小分子有机物,且有较为明显的助凝效果。萧山第三水厂已采用预臭氧氧化工艺,投产以来,出水效果稳定、运行管理方便,故本工程推荐采用预臭氧氧化工艺。深度处理工艺多采用活性炭吸附、生物活性炭、臭氧-生物活性炭、膜处理等,对比如表2所示。

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臭氧-生物活性炭工艺可有效应对氨氮季节性超标,有效去除有机物能力最优,出水水质最好。为应对钱塘江原水可能发生的突发性污染(污染物主要为化学品、农药等),该工艺可大大增加供水安全性。臭氧-生物活性炭是目前使用最为广泛,技术最为成熟的深度处理工艺,运行稳定,管理经验丰富。综上,本次扩建工程推荐采用臭氧-生物活性炭深度处理工艺。预臭氧工艺,臭氧设计投加量为1.0 mg/L,接触时间为3.0~3.7 min。臭氧-生物活性炭工艺,臭氧设计投加量为2.0 mg/L,接触时间为12 min,分为3个阶段,按4 min∶4 min∶4 min时间比例配置;活性炭滤池分为8格,单格面积为96 m2,空床停留时间为10.95 min,滤速为10.96 m/h。

3.3 排泥水系统改造方案

排泥水主要来源于絮凝沉淀池,80%保证率工况下,干泥量计算为19.1 t/d。排泥水浓缩采用重力式浓缩池,若采用传统重力式浓缩池,分为2格,单格面积约为398~796 m2,直径约为20~28 m,占地面积较大,现有水厂内难以布置。浓缩池上部增设斜板,可使有效面积大大增加,提高浓缩池的水力负荷及固体通量,既能保证浓缩效果,又能使泥水有效分离。本次拟新建1座浓缩池,分为2格,单格直径为14.0 m,泥水分离区设置斜长为约2.0 m的斜板,间距为80 mm,倾角为60°;浓缩池进水管投加0.5~1 mg/L的PAM。浓缩池前设排泥水调节池,有效容积为1 400 m3,有效水深为4.0 m。

水厂一期工程已设2台离心脱水机,从减少工程投资以及水厂已具有一定运行管理经验的角度,本次扩建工程增设2台离心脱水机,单台固体负荷为500~600 kg/h,3用1备。平衡池下叠于脱水机房下方,可有效解决浓缩池出泥管堵塞的问题,平衡池有效容积为430 m3,分为2格,有效水深为2.5 m。

综上所述,本次改扩建工程采用的工艺如图2所示。

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3.4 水厂总平面布置方案

规划杭黄高铁穿越预留用地后,南片水厂实际厂区面积有大幅减少且不规则,在不影响现有生产系统、充分利用现有设施、尽量节约工程投资的前提下,提出以下两个水厂总平面布置方案。(1)方案一:拆除一期加药间、机修间,新建的15万m3/d絮凝沉淀池合建;(2)方案二:保留一期加药间、机修间,在南北两侧分别新建7.5万m3/d絮凝沉淀池,两个水厂总平布置如图3所示。

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总平方案对比如表3所示。虽然方案二中絮凝沉淀池分别建设,对水厂运行管理带来不便,但其充分有效利用水厂现有加氯加药间、机修间等,工程投资费用较低,故推荐采用方案二。

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04 结语

(1)南片水厂现有供水能力无法满足该区域用水需求,且受到现有常规处理工艺的限制,出水水质无法达标《浙江省现代化水厂出厂水优质标准》,故改扩建工程迫在眉睫。

(2)本期常规处理构筑物中絮凝沉淀、过滤工艺构筑物同一期工程。混合工艺采用机械混合,同时将一期管式静态混合器改造为机械混合;萧山当地有大型稳定的次氯酸钠溶液货源,故本工程采用次氯酸钠消毒工艺。深度处理采用预臭氧氧化-后臭氧氧化-生物活性炭工艺。

(3)排泥水系统主要处理絮凝沉淀池排水,浓缩方式采用增设斜板的重力浓缩池,脱水采用离心脱水机。

(4)水厂扩建用地紧张,采用保留现有加药间、机修间,本期2座絮凝沉淀池分别建设的水厂总平面布置方案。


原标题:设计案例 | 萧山南片水厂改扩建工程设计方案

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